JPS5872300A - 光センサ - Google Patents
光センサInfo
- Publication number
- JPS5872300A JPS5872300A JP17116281A JP17116281A JPS5872300A JP S5872300 A JPS5872300 A JP S5872300A JP 17116281 A JP17116281 A JP 17116281A JP 17116281 A JP17116281 A JP 17116281A JP S5872300 A JPS5872300 A JP S5872300A
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- light
- optical
- optical sensor
- waves
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- Pending
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- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は伝送エネルギー変動を相殺除去出来るようにし
た光センサに関する。
た光センサに関する。
外界条件の変化を測定検出するための光センサを用い光
の変化に変換し、これを光ファイバを用いて伝送し、距
離をおいて測定、表示、帰還する方式が一般的に考えら
れる。この場合光ファイバの伝送区間には光ファイバの
屈曲、ねじれ、等の機械的変形が入り、光弾性効果によ
る屈折率等の条件が変化することは不可避的である。更
に伝送区間の温度変化により、光ファイバの素材である
ガラス自体の屈折率が変化し、更にコアー、クラッド間
の屈折率の変イヒの差も影響し、又両者の熱膨張率の差
による機械的歪等も加わり変化する。
の変化に変換し、これを光ファイバを用いて伝送し、距
離をおいて測定、表示、帰還する方式が一般的に考えら
れる。この場合光ファイバの伝送区間には光ファイバの
屈曲、ねじれ、等の機械的変形が入り、光弾性効果によ
る屈折率等の条件が変化することは不可避的である。更
に伝送区間の温度変化により、光ファイバの素材である
ガラス自体の屈折率が変化し、更にコアー、クラッド間
の屈折率の変イヒの差も影響し、又両者の熱膨張率の差
による機械的歪等も加わり変化する。
これらの条件変化はモード変換、偏波面の回転、位相の
ずれ等に現れ、測定手段の選択ともからみ全体として複
雑な炭化となる。従って光センサと光ファイバの測定系
を構成した場合に光の変化をもって直ちに外界条件の変
化として直読することが出来ない。−力先センサの検知
媒体として用いられるものは、たとえば電界の変化を結
晶の誘電率（屈折率）の変化として捕える１次電気光学
効果（ｌ １ｎｅａｒ ｅｌｅｃｔｒ、ｏｏｐ、ｔｉ
ｃｅｆｆｅｃｔ）別称Ｐｏｃｋｅｌｓ効果、更に自乗変
化としてＫｅｒｒ効果が存在する。又波長変化として電
界変化を捕えるＦｒａｎｚ−Ｋｅｒｄｉｓｃｈ効果、Ｋ
ｅｒｎ Ｈａｒｂｅ−ｃｋ効果が公知である。又電界
磁界変化に対し、直線偏光面の回転で捕えるＦａｒａｄ
ａｙ効果が存在する。
ずれ等に現れ、測定手段の選択ともからみ全体として複
雑な炭化となる。従って光センサと光ファイバの測定系
を構成した場合に光の変化をもって直ちに外界条件の変
化として直読することが出来ない。−力先センサの検知
媒体として用いられるものは、たとえば電界の変化を結
晶の誘電率（屈折率）の変化として捕える１次電気光学
効果（ｌ １ｎｅａｒ ｅｌｅｃｔｒ、ｏｏｐ、ｔｉ
ｃｅｆｆｅｃｔ）別称Ｐｏｃｋｅｌｓ効果、更に自乗変
化としてＫｅｒｒ効果が存在する。又波長変化として電
界変化を捕えるＦｒａｎｚ−Ｋｅｒｄｉｓｃｈ効果、Ｋ
ｅｒｎ Ｈａｒｂｅ−ｃｋ効果が公知である。又電界
磁界変化に対し、直線偏光面の回転で捕えるＦａｒａｄ
ａｙ効果が存在する。
又磁界を光の位相として捕えるＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅ
ｒ干渉法も可能ある方法である。その他温度、速度、力
、放射線等の測定センサも何れも炭化要素が前述のごと
く光フアイバ自体の外囲条件変化による変動と重畳混合
するため、限定された実験室的条件においてのみ成立し
、実用的外囲条件下において実利的効果が得られない、
本発明は光フアイバ伝送におけるこのような外囲条件
変化による影響をを除去することを目的とするものであ
る。即ち光センサによる測定において、外界に対し、遮
蔽された非線型光学素子を併置し、該光センサならびに
該非線型光学素子にたいする発光素子からの入力光を偏
光子により直交する２条の光波に分離し、一方向の光波
を該非線型光学素子において一部を第２高調波に変換し
、他の一方を光センサに送り、外界の炭化を光強度変化
として捕えた後、該２光波を検光子において重畳合波し
、光フアイバ伝送路を用い、伝送後練２波を再び分渡し
、光強度を比較することにより、発光素子からの入力光
ならびに検光子よりの出力光の光伝送における損失なら
びに変化を相殺することを特徴とする光センサにより外
囲条件の影響を除去しうる光センサを実用化するもので
ある。
ｒ干渉法も可能ある方法である。その他温度、速度、力
、放射線等の測定センサも何れも炭化要素が前述のごと
く光フアイバ自体の外囲条件変化による変動と重畳混合
するため、限定された実験室的条件においてのみ成立し
、実用的外囲条件下において実利的効果が得られない、
本発明は光フアイバ伝送におけるこのような外囲条件
変化による影響をを除去することを目的とするものであ
る。即ち光センサによる測定において、外界に対し、遮
蔽された非線型光学素子を併置し、該光センサならびに
該非線型光学素子にたいする発光素子からの入力光を偏
光子により直交する２条の光波に分離し、一方向の光波
を該非線型光学素子において一部を第２高調波に変換し
、他の一方を光センサに送り、外界の炭化を光強度変化
として捕えた後、該２光波を検光子において重畳合波し
、光フアイバ伝送路を用い、伝送後練２波を再び分渡し
、光強度を比較することにより、発光素子からの入力光
ならびに検光子よりの出力光の光伝送における損失なら
びに変化を相殺することを特徴とする光センサにより外
囲条件の影響を除去しうる光センサを実用化するもので
ある。
以下本考案による実施例について詳細説明する。
図は本発明に係る光センサの方式図である。図中一点鎖
線で包むＡ部は光源ならびに検出部である。又一点鎖線
で包むＢ部は測定部であり、Ａ部、Ｂ部は送り受けの２
本の光ファイバ２．９で結合されている。
線で包むＡ部は光源ならびに検出部である。又一点鎖線
で包むＢ部は測定部であり、Ａ部、Ｂ部は送り受けの２
本の光ファイバ２．９で結合されている。
発光素子ｌから光波が光ファイバ２をへて送りこまれる
。一定の単一波長λ１の光は偏光子としての偏光プリズ
ム３により直角２方向の直線偏光としてＰ波４とＳ波５
の２波に分離される。Ｐ波４とＳ波５は同一光強度を有
する。、Ｐ波４は光センサ６に入り、ここで外界条件に
より光強度の炭化したＰ波４°が検光子８に送りこまれ
る。実施 ′例においてはＰｏｃｋｅｌｓ効果を有する
素子を用い、電圧、電界の炭化によって屈折率の変化す
る電気光学結晶ＢＳＯ（Ｂｉｓｍｕｔｈ ５ｉｌｉｃ
ｏｎｏｘｉｄｅ）を用いた場合を説明する。
。一定の単一波長λ１の光は偏光子としての偏光プリズ
ム３により直角２方向の直線偏光としてＰ波４とＳ波５
の２波に分離される。Ｐ波４とＳ波５は同一光強度を有
する。、Ｐ波４は光センサ６に入り、ここで外界条件に
より光強度の炭化したＰ波４°が検光子８に送りこまれ
る。実施 ′例においてはＰｏｃｋｅｌｓ効果を有する
素子を用い、電圧、電界の炭化によって屈折率の変化す
る電気光学結晶ＢＳＯ（Ｂｉｓｍｕｔｈ ５ｉｌｉｃ
ｏｎｏｘｉｄｅ）を用いた場合を説明する。
Ｐ波４は光センサ６により屈折率の変化、即ち位相速度
比の変化として現れる。これは実質的に偏光面の回転に
相当する。
比の変化として現れる。これは実質的に偏光面の回転に
相当する。
これはＰ波４の振動方向に対しては振幅の減衰、即ち光
強度の炭化として捕えられる。この嚢化閂は電子光学結
晶ＢＳＯの光波通過の長さにより食り、電界に対する変
化は線型である。
強度の炭化として捕えられる。この嚢化閂は電子光学結
晶ＢＳＯの光波通過の長さにより食り、電界に対する変
化は線型である。
一方Ｓ波５は電磁界遮蔽−８により包まれている非線形
光学素子７に入射する。
光学素子７に入射する。
この非線形光学素子７の性質を利用し、非線形な誘電的
性質を利用し、Ｓ波５の７部を変換して第２商調波λ２
を発生させる。Ｓ波５の残部をλｌとすると、角周波数
λｌとλ２に分離したものの出力光の光波エネルギーの
合計は入力光と同一であり、又λ１に対するλ２の光エ
ネルギー即ち光強遣の比は本実施例では電磁界遮蔽板が
取付けらでいるため一定である。本実施例においては非
線形項を有する素子として水晶を利用した。
性質を利用し、Ｓ波５の７部を変換して第２商調波λ２
を発生させる。Ｓ波５の残部をλｌとすると、角周波数
λｌとλ２に分離したものの出力光の光波エネルギーの
合計は入力光と同一であり、又λ１に対するλ２の光エ
ネルギー即ち光強遣の比は本実施例では電磁界遮蔽板が
取付けらでいるため一定である。本実施例においては非
線形項を有する素子として水晶を利用した。
光センサ６の出力光Ｐ波４° ど非線形光学素子６の出
力光Ｓ波５°は検光子８において合波された後光ファイ
バ９で伝送され、次の分波器１０に送られ邊０分波器１
０において再び波長の異なる波長λ１の光１１と波長λ
２の光１２に分波されるが波長λ１の光１１は入力光が
偏光子３によりＰ波４にわかれ、光センサ６を通過した
ものと、Ｓ波５に分れ非線形光学素子７を通過した波長
λ１の光が合成されたものである。−大波長λ２の光１
２は非線形光学素子７を通過した第２高調波のみである
。、ニこの状態において波長λ２の光１２の光エネルギ
ーは光ファイバ２及び光ファイバ９の伝送路において光
強度が変化するが、−大波長λ１の光１１は光ファイバ
２及び光ファイバ９の伝送路における光強度の変化に加
え、目的とする光センサ６における光強度の変化したも
のが重畳されている。即ち両者は伝送路による変化は共
に均一に与えられ、光センサ６の変化のみがこの両波λ
ｌ、λ２の光強度の比較により検出される。
力光Ｓ波５°は検光子８において合波された後光ファイ
バ９で伝送され、次の分波器１０に送られ邊０分波器１
０において再び波長の異なる波長λ１の光１１と波長λ
２の光１２に分波されるが波長λ１の光１１は入力光が
偏光子３によりＰ波４にわかれ、光センサ６を通過した
ものと、Ｓ波５に分れ非線形光学素子７を通過した波長
λ１の光が合成されたものである。−大波長λ２の光１
２は非線形光学素子７を通過した第２高調波のみである
。、ニこの状態において波長λ２の光１２の光エネルギ
ーは光ファイバ２及び光ファイバ９の伝送路において光
強度が変化するが、−大波長λ１の光１１は光ファイバ
２及び光ファイバ９の伝送路における光強度の変化に加
え、目的とする光センサ６における光強度の変化したも
のが重畳されている。即ち両者は伝送路による変化は共
に均一に与えられ、光センサ６の変化のみがこの両波λ
ｌ、λ２の光強度の比較により検出される。
この波長λｌの光１１は光検出器１３により、波長λ２
の光１２は光検出器１４により電気信号に夫々変換され
、比較回路１５により、光センサ６の外界による変化量
のみが抽出される。
の光１２は光検出器１４により電気信号に夫々変換され
、比較回路１５により、光センサ６の外界による変化量
のみが抽出される。
本実施例においては非線形光学素子に水晶を用いたが、
特に限定されるものでなく他の非線形光学゛′素子に用
い得る結晶はＬ ｉ Ｎ ｂ Ｏ，等多種類の選択が可
能である。
特に限定されるものでなく他の非線形光学゛′素子に用
い得る結晶はＬ ｉ Ｎ ｂ Ｏ，等多種類の選択が可
能である。
偏光子、検光子に対しては本実施例は偏光プリズムを用
いたが、他の電気光学結晶等燐酸三水本化カリウムＫＨ
ＰＯ（略称ＫＤＰ）等の広く一般的な選択が許される所
である。
いたが、他の電気光学結晶等燐酸三水本化カリウムＫＨ
ＰＯ（略称ＫＤＰ）等の広く一般的な選択が許される所
である。
以上本発明によれば光センサ塩の伝送路における変化は
常に相殺され、光センサ部分の外界による変化のみ純粋
に抽出捕捉することが可能になる。
常に相殺され、光センサ部分の外界による変化のみ純粋
に抽出捕捉することが可能になる。
従って光ファイバを用いる遠隔測定に対する制約が除か
れることになり、光センサを広く応用拡大の路を開くこ
とが可能となる。
れることになり、光センサを広く応用拡大の路を開くこ
とが可能となる。
本発明の実施例は電界、磁界センサを中心に試みられた
ものであるが、更に一般的にセンサの光伝送に応用する
ことが可能である。たとえば流速、角速度変化を位相変
化により捕えるＳａｇｎａｃ効果、周波数で捕える［）
ｏｐｐｌｅｒ効果等も実用的に用いることが可能と推測
される。
ものであるが、更に一般的にセンサの光伝送に応用する
ことが可能である。たとえば流速、角速度変化を位相変
化により捕えるＳａｇｎａｃ効果、周波数で捕える［）
ｏｐｐｌｅｒ効果等も実用的に用いることが可能と推測
される。
図は本発明悟係る光センサの方式図である。
図においてｌは発光素子、５は光センサ、６は非線形光
学素子、７は検光子、９は光ファイ（、バ、８は偏光子
、１３は光検出器である。
学素子、７は検光子、９は光ファイ（、バ、８は偏光子
、１３は光検出器である。
Claims (1)
- 米センサによる測定において、外界に対し、遮蔽された
非線型光学素子を併置し、該光センサならびに該非線型
光学素子にたいする発光素子からの入力光を偏光子を用
い直交する２つの光波に分離し、一方の光波を該非線型
光学素子において一部を第２高調波に変換し、他の一方
を光セン号に送り、外界の変化を光強度炭化として捕え
た後、該２光波を検光子において重畳合波し、光フアイ
バ伝送路を用い、伝送後該２波を再び分渡し、光強度を
比較することにより、発光素子からの入力光ならびに検
光子よりの出力光の光伝送における損失ならびに変化を
相殺し、光センサの炭化を検出することを特徴とする光
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17116281A JPS5872300A (ja) | 1981-10-26 | 1981-10-26 | 光センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17116281A JPS5872300A (ja) | 1981-10-26 | 1981-10-26 | 光センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5872300A true JPS5872300A (ja) | 1983-04-30 |
Family
ID=15918135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17116281A Pending JPS5872300A (ja) | 1981-10-26 | 1981-10-26 | 光センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5872300A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007169893A (ja) * | 2005-12-19 | 2007-07-05 | Raito Kogyo Co Ltd | 口元止水装置 |
-
1981
- 1981-10-26 JP JP17116281A patent/JPS5872300A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007169893A (ja) * | 2005-12-19 | 2007-07-05 | Raito Kogyo Co Ltd | 口元止水装置 |
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